Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Блистанов А.А. -> "Кристаллы квантовой и нелинейной оптики" -> 50

Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.

Блистанов А.А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики — М.: МИСИС, 2000. — 432 c.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка): kristllikvantovoynelineynoyfiziki2000.djvu
Предыдущая << 1 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 164 >> Следующая

Воздействие сфокусированных лазерных лучей зависит от положения каустики пучка: если каустика находится в районе поверхности кристалла, то лучевая прочность кристалла будет определяться прочностью поверхности, но при фокусировке луча в объем определяющую роль в разрушении кристалла начинают играть дефекты, находящиеся в объеме. Таким образом, изменение положения каустики может приводить к смене механизма оптического разрушения и, следовательно, к изменению способов влияния на оптическую прочность элементов проходной оптики.
От длительности воздействия (импульсное или непрерывное) зависят характер и степень нагрева кристалла под действием лазерного луча. При импульсном воздействии нагрев кристалла локализован в области, размер L которой можно оценить, как L = Ххт, где X - коэффициент температуропроводности и т - длительность импульса. При длительности импульса т < 10 3 с изменения температуры локализуются в области нескольких микрон. Это означает, что при импульсном воздействии разрушение будет определяться локальным перегревом в области поглощающих микровключений и будет иметь локальный характер с последующим разрастанием трещин, возникающих на микровключениях. При непрерывном излучении или при импульсно-периодическом излучении, близком по характеру воздействия к непрерывному, размеры термически напряженных областей становятся соизмеримыми с размерами кристалла и разрушение кристалла происходит в результате развития макротрещин под действием термических напряжений. Роль примесей и других дефектов кристалла сводится в этом случае к влиянию на коэффициент поглощения кристалла и к участию в процессе разрушения в качестве концентраторов напряжений и мест зарождения трещин.
Следует отметить, что оптическое разрушение - чрезвычайно сложное явление, так как сложными являются и воздействие на кристалл, и реакция кристалла, приводящая в итоге к его разрушению.
128
Действительно, воздействие света чаще всего является неоднородным по распределению энергии и в апертуре луча, и по кристаллу в целом. Свет избирательно действует на различные участки кристалла, и это действие может не сводиться только к нагреву, но и влиять на электронную подсистему кристалла собственным электромагнитным полем или полем плазмы, возникающей при оптическом разрушении. Реакция кристалла на лучевое воздействие зависит, во-первых, от механизмов перевода электромагнитной энергии лазерного луча в энергию механических напряжений (поглощение локальными центрами или поглощение объемом кристаллической матрицы, которое определяется усредненным по объему коэффициентом поглощения). Во-вторых, реакция кристалла определяется всем комплексом его механических свойств, так как при оптическом разрушении могут работать все механизмы массопереноса, пластической деформации и хрупкого разрушения. Поэтому оптическая прочность не может быть определена какой-то одной характеристикой кристалла, например коэффициентом поглощения или пределом прочности. Поскольку величина оптической прочности зависит от очень многих параметров, характеризующих и луч и кристалл, достаточно надежно определить ее можно только в виде статистического распределения предельных оптических нагрузок на кристалл по данной выборке кристаллов при определенных условиях испытания. Работа по получению таких распределений чрезвычайно трудоемка. В реальных условиях в качестве характеристик лучевой прочности обычно используются величины плотности энергии (для импульсного излучения) или плотности мощности (для непрерывного), для которых вероятность разрушения данной группы кристаллов составляет некоторую величину (обычно 0,5).
6.2.1. Оптическое разрушение поверхности
Поверхность играет важнейшую роль в процессах оптического разрушения кристаллов. Во-первых, поверхность - это область, имеющая повышенный по сравнению с объемом коэффициент поглощения и, следовательно, это область, в которой при воздействии лазерного луча возникают наиболее высокие термические напряжения. Повышенное поглощение света приповерхностными слоями может быть связано как с дефектностью самой поверхности, так и адсорбцией на поверхности поглощающих веществ, в частности воды. Во-вторых, в приповерхностном слое локализуются концентраторы напряжений (поры, микротрещины и др.), являющиеся местами зарождения и развития трещин. При повреждении поверхности импульсным излучением на поверхности возникает плазменный факел (рис. 6.1). Пороговые значения интенсивности излучения, приводящие к возникновению плазменного факела на поверхности ЩГК, составляют около 108 Вт/см2.
129
5 - 368
Рис. 6.1. Распределение факелов плазмы и разрушение поверхности кристалла NaCl
Рис. 6.2. Образование сеткн трещин на поверхности NaCl под действием лазерного излучения
130
При локальном лазерном воздействии на поверхности возникают кратеры, от которых распространяются трещины по плоскостям спайности, а под действием широкоапертурного излучения на поверхности возникает сетка трещин по плоскостям спайности (рис. 6.2).
Оптическая прочность поверхности зависит от способа обработки поверхности кристалла: прочность тем выше, чем меньше нарушений в структуру поверхностного слоя вносит обработка [5]. Химическая полировка, удаляющая приповерхностный нарушенный слой, позволяет получить наиболее высокую оптическую прочность, а выдержка кристаллов на воздухе, создающая условия для адсорбции на его поверхности посторонних примесей, и прежде всего воды, снижает оптическую прочность. Одним из возможных способов повышения оптической прочности поверхности является так называемая «лазерная тренировка», состоящая в том, что перед эксплуатацией проводится облучение кристаллической оптики в рабочем режиме с постепенным наращиванием мощности до номинальной. В этом случае происходит термическая десорбция примесей с поверхности кристаллического окна и частичное «залечивание» дефектов, являющихся местами зарождения трещин [6]. Для тренировки достаточно 5...6 импульсов, начиная от 0,5 номинала. В результате такой тренировки оптическая прочность поверхности может быть повышена в 1,3 раза.
Предыдущая << 1 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 164 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed